汽车前悬外倾角检测系统电控设计研究

2020-02-20陈翰雯王莉莉曾庆文郑志明韦理颢

通信电源技术 2020年1期

陈翰雯，王莉莉，曾庆文，郑志明，韦理颢

（1. 柳州城市职业学院，广西柳州 545036；2. 广西汽车集团有限公司，广西柳州 545007）

0 引言

提高原有前悬总成装配线的自动化程度关键在于前悬外倾角的检测[1]。原汽车前悬外倾角是采取线下检测或者线下抽查的方式进行检测，无法100%确保前悬总成的合格率，误差因素较大。所以，急需设计能进行线上100%检测率的汽车前悬外倾角检测系统，确保汽车前悬外倾角产品的合格率。

1 系统总设计

汽车前悬外倾角检测系统设置安装在前悬总成装配线上，对其所生产的汽车前悬外倾角进行线上检测，能保证100%的检测率，进而确保前悬产品的检测率，系统结构如图1所示。

图1 汽车前悬外倾角检测系统

系统主要由测量水平调整机构、顶升机构、压紧机构、测量升降机构以及传感器等组成。测量时，利用压紧气缸使得压紧机构下降压紧汽车前悬产品，同时使测量机构下降到指定高度，使传感器的两个测量头都接触到减震器上，通过传感器两个测量头测量的高度差，利用反正切公式计算汽车前悬外倾角的角度值，对该角度值的误差进行判断，从而判断产品是否合格。系统同时配备数据追溯系统，如图2所示，对所测量的汽车前悬外倾角角度值进行显示和储存，可以进一步优化和提高后期产品的生产效率和质量。

图2 汽车前悬外倾角检测追溯系统

2 系统电气硬件设计

汽车前悬外倾角系统电气硬件部分中，工控一体机选择研华TPC-1282T，PLC选择台达PLC的DVP系列12SA211R，位移测试传感器选择基恩士激光位移传感器IL-100，扫描枪选择迅宝LI4278。其中，上位机与PLC通信选配了台达Ethernet通信模块DVPEN01-SL。该模块支持以太网MODBUSTCP通信和串口通信，上位机与激光位移传感器通信选配了RS1A模块进行串口通信。系统电气硬件组成结构如图3所示。

图3 汽车前悬外倾角系统电气硬件组成

2.1 上位机开发

汽车前悬外倾角检测系统中的上位机开发选择使用微软公司的Visual Basic。它是微软公司开发的一种通用的基于对象的程序设计语言，为结构化的、模块化的、面对对象的、包含协助开发环境的事件驱动为机制的可视化程序设计语言。

Visual Basic能提供WinSock控件，利用该控件可以直接访问TCP和UDP的网络服务，不需要调用Winsock AP。通过设置WinSock控件的属性及对该控件的调用，建立上位机与PLC之间的TCP通信[2]。

Visual Basic还能提供MSComm控件。MSComm控件是Microsoft公司提供的简化Windows下串行通信编程的ActiveX控件，为应用程序提供串行接口收发数据的简便方法，而汽车前悬外倾角检测系统中的传感器数据和扫码枪采用的就是串口通信方式。

2.2 通信模块

台达Ethernet通信模块DVPEN01-SL有3种通信格式 ——ASCII、RTU和 MODBUS TCP/IP，具有RS232和Ethernet接口。上位机通过Ethernet接口建立MODBUS TCP/IP通信，速度更快，也更加方便。MODBUS通信协议作为工业领域的通信协议标准，可以更加快捷地建立工业电子设备之间的连接。台达官方提供的MODBUS TCP/IP通信资料协定如图4所示，在使用Visual Basic开发上位机时必须严格遵守其协议，建立好通信后可以根据现场实际情况，上位机进行读写PLC寄存器数据，与PLC进行交互数据。

图4 MODBUS TCP/IP通信资料协定

3 系统软件设计

检测时，设备要求处于原位状态，线上工件进入检测工件台，系统随之启动。通过PLC控制电磁阀，利用压紧气缸，使得压紧机构下降压紧汽车前悬产品。产品选择气缸进行动作，使得检测机构上升，PLC发出请求，计算外倾角的角度。此时，上位机根据采集的激光位移传感器实时数据计算外倾角，计算完成后判断外倾角是否合格。如果合格，显示OK信息；如果不合格，显示NG信号。检测完成后，上位机对PLC请求反馈，PLC接收到反馈信号后退回检测机构并松开测试件，整个检测流程结束。系统主程序流程如图5所示。